-
Oberflächenwärmeaustauscher, insbesondere überhitzer Gegenstand der
Erfindung ist ein Oberflächenwärmeaustauscher, insbesondere überhitzer, bei dem
der in Rohren geführte zu überhitzende Dampf zusammen mit einem gleichfalls in Rohren
geführten Kühlmittel ein bei der Betriebstemperatur flüssiges, von außen unmittelbar
beheiztes Metallbad durchfließt.
-
-Bei einem bekannten- Dampfüberhitzer dieser Art befinden sich die
Rohre mit dem zu überhitzenden Dampf und die Rohre mit dem Kühlmittel meinem gemeinsamen
entsprechend bemessenen Gefäß, welches in beliebiger Weise geheizt wird. Die Regelung
der Temperatur des zu überhitzenden Dampfes erfolgt hierbei dadurch, daß das Heizmittel
eine mehr oder weniger große Fläche einer in dem Heizbade angeordneten Rohrschlange
-oder eines die Wand des Heizbadbehälters berührenden Gefäßes benetzt: Diese Regelungsvorrichtung
wird dadurch in Tätigkeit gesetzt, daß eine teilweise mit Luft gefüllte Glocke mit
der Öffnung nach unten in das Bad eingetaucht wird, während sich: die Rohrschlange
der Regelungsvorrichtung oder die (las Überhitzergefäß umspülende Regelungsflüssigkeit
über der Oberfläche des Bades belindet. Beim Erhitzen des Balles erhitzt sich auch
die in der Glocke befindliche Luft, die .ich ausdehnt und die unter der Glocke befindliche
Flüssigkeit verdrängt, welche dann in dem Gefäß aufsteigt und die Regelungsvorrichtung
in Tätigkeit setzt. Bei der vorliegenden Erfindung soll nun die besondere Aufgabe
gelöst werden, einen überhitzer mit den im Metallbad liegenden Dampfrohren und Kühlmittelrohren
zu einer Strahlungswand für die Feuerung eines Dampfkessels auszubilden, da sich
ein solcher Überhitzer infolge des bekanntlich durch das Metallbad bedingten guten
Wärmeüberganges gerade für den Einbau in die Feuerung besonders eignet. Um hierfür
eine zweckmäßige Art der Regelung der Überhitzungstemperatur zu erreichen, werden
gemäß der Erfindung vor der Wandung des Feuerraums ein oder mehrere Behälter mit
dem bei der Betriebstemperatur der Feuerung flüssigen Metall und den Überhitzerrohren
bzw. Kühlrohren vorgesehen und- die Kühlrohre derart an den Kessel angeschlossen,
daß durch sie eine regelbare Menge des Kesselwassers als Kühlmittel strömt. Die
erwähnte bekannte Art der Regelung der Überhitzungstemperatur durch Vermittlung
einer untertauchenden Glocke oder eines Verdrängerkörpers ist für die Zwecke der
Erfindung nicht verwendbar, da sie sich bei der Strahlungswand eines Dampfkessels,
in dem die Strahlungsrohre im allgemeinen als enge Rohre stehend angeordnet sind,
nicht unterbringen läßt. Dagegen ist die vorgeschlagene Art der Regelung für die
besondere Ausgestaltung eines Überhitzers als Strahlungswand einer Dampfkesselfeuerung
sehr geeignet und leicht anzubringen. Es besteht dabei ferner die Möglichkeit, den
in
den Külilrolir-.n erzeugten Dampf der Obertrommel des Dampfkessels zuzuführen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführtnigsform der Erfindung; sind die
Überhitzerrohre -und Kühlrohre zuni Teil innerhalb und zum Teil außerhalb der Behälter
mit dein Metallbad angeordnet.
-
Die Zeichnung stellt einige beispielsweise Ausführungsformen des Eriin.dungsgegelistandes
dar.
-
Fig. i 7.eigt in einem senkrechten Längsschnitt durch einen Wasserrohrkessel
die Anordnung der Wärmeaustauschvorrichtung als Strahlungsüberhitzer. Fig.2 ist
ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i. Die Fig. 3 bis 6 zeigen im Querschnitt weitere
Ausführungsformen der Anordnung von einzelnen Austauschrohren, und die Fig. 7_ bis
io zeigen verschiedene Ausführungsformen einer gruppenweisen Zusammenstellung von
Austauschrohren.. ' Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. i und 2) bezeichnet
i die Ummantelung des Kessels, 2 ist der Feuerraum unterhalb der Wasserrollre 3,
die an die unteren Wasserkammern 4. und die oberen Wasserkaminern 5 angeschlossen
sind. Das Wasser wird aus der Obertrommel 6 den unteren Kammern q. durch Rohre 7
zugeführt, während das Dampfwassergemisch aus den Rohren 3 und den oberen Wasserkammern
5 durch die waagerechten Rohre 8 der Dampfwassertrommel6 zugeleitet wird. g ist
eine Lenkwand für die Gase zwischen den Wasserrohren 3. Der Dampf wird aus der Obertrommel
6 durch eine Leitung io der Einlaßkamnier ii des Überhitzers zugeführt. Diese Kammer
gibt den Dampf an eine Anzahl von Überhitzerelementen 12 weiter, welche an der Innenseite
des Feuerraumes 2 (Fig. i und 2) ` derart angebracht sind, daß sie hauptsächlich
die Strahlungswärme aus dem Feuerraum aufnehmen und dadurch den'Dampf überhitzen.
Die anderen Enden der Rohrelemente 12 sind an die Auslaßkainmer 13 angeschlossen,
aus welcher der Dampf nach der Verwendungsstelle gelangt.
-
Die Überhitzerelernente 12 sind nicht unmittelbar all der Wand des
Feuerraumes, sonciern in einem oder mehreren Gehäusen angebracht, die, wie die 3
bis io zeigen, verschiedene Formen erhalten können. In Fig. i und 2 sind die Überhitzerelemente
12 eillzelit in je einem Gehäuse 14 untergebracht., Das Gehäuse 14 ist eine geschlossene
Ka111111er lilit einer Verbindungsleitung 15 Bach einen' Behälter 16, der etwas
oberhalb des Gehäuses 14 liegt. Jedes Überhitzereleinent 1 2 besteht bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel aus zwei an ihren unteren Enden durch eine Unikehrstelle verbundenen
Rohrschenkeln, die beide durch die Wand des Gehäuses 1.1 am oberen Ende desselben
geführt sind.
-
' In jedem Gehäuse 1.4 befindet sich ferner ein mit Wasser angefülltes
Rohr 17, «-elches an den beiden Enden des Gehäuses durch-eführt und an den Durchführungsstellen
abgeclichtet ist. Die unteren Enden der lZohre 1; sind au eine gemeinsame Verteilkaninier
18 angeschlossen, welche mit dem Wasserraum der Obertrommel 6 durch ein Rohr tg
in Verhindun s steht, während die oberen Enden der Rohre 1 7 an eine gerneinsanie
Sammelkammer 2o angeschlossen sind, die durch ein Rohr 21 mit dem Dampfrauen der
Trommel 6 in Verbindung steht. In dem Rohr i9 ist vorteilhaft ein Ventil 22 (Fig.
i) angebracht, ivelciies selbsttätig. in Abhänaillceit von der Temperatur des berhitzten
Dampfes betätigt wird. Zu diesem Zweck ist ein Thermostat 23 z. B. in der Heißdampfkamnier
13 angebracht und durch eine Leituhr; 2.1 mit der Vorrichtung zur Betätigung des
Ventilen 22 verbunden.
-
Das Innere jedes Gehäuses 14 ist mit einem Metall angefüllt, welches
bei der beabsichtigten Temperatur des Dampfes flüssig ist, vorzugsweise z. B. Woodnietall.
Das 'Metall wird durch den Behälter 16 eingefüllt und in diesem auf der erforderlichen
Höhe gehalten.
-
Die beschriebene Vorrichtung wirkt in folgender Weise: ' Die Wände
der Gehäuse 14, welche sich an der nach der Feuerung zu gelegenen Seite des Brennraumes
befinden, nehmen die Wärme hauptsächlich durch Strahlung auf und in geringerem Maße
auch durch Leitung und übertragen die Wärme auf das in den Gehäusen r.f befindliche
flüssige Metall. Das Metall gibt die Wärme dann an den durch die Elemente 12 strömenden
Dampf und an das Wasser in den Rohren 17 ab. Die Rohre 17 mit ihrem Wasserinhalt
verhindern ein Ansteigen der Temperatur des geschmolzenen Metallen auf eine solche
Höhe, daß eine Beschädijing der Überhitzerrohre oder der Gehäuse 14 eintritt. Während
des Anheizens und auch zu anderen Zeiten, wenn der Überhitzer und die Gehäuse 1.1
einen Schutz gegen Verbrennen erfordern, ist das Ventil 22 so weit geöffnet, daß
die höchste Wärmeentziehung durch das Wasser in den Rohren 17. erfolgen kann. Der
Überhitzer wird dadurch gegen Verbrennen geschützt, auch wenn kein Dampf durch die
Rohre 12 ströllt, was besonders während des Anheizens der Fall ist.
-
Nachdem der Dampf in der Trommel 6 sich zli entwickeln begonnen haf
und Dampf aus dein IlelßdaIllpfkastel113 eiltllonltllen wird, s s ind die (:lberliitzeri-olire
12 und die Gehi äuse# 14. '!.u111 Teil schon durch diesen Dampf geschützt. Unter
gewissen Betriebsbedingungen
kann es sogar überflüssig sein, Wasser
in den Rohren 17 zu halten. Das Ventil 22 kann daher in solchen Fällen ganz geschlossen
werden, wobei, das in den Rohren 17 noch befindliche Wasser verdampfen kann, ohne
daß es erneuert wird. In diesem Falle wird der höchste Überhitzungsgrad erreicht.
- Wenn nun die Überhitzung etwas verringert werden soll, dann wird das Ventil
22 teilweise geöffnet, so daß nur wenig Wasser in die Rohre 17 eintritt. Die Rohre
17 sind also nicht ganz. mit Wasser ,gefüllt, und die Kühlwirkung wird insbesondere
auf den unteren Teil der t%erhitzeranordnung beschränkt. Auf diese Weise wird der
Dampf beim Eintreten in den Heißdampfkasten 13 nicht eine so hohe Temperatur haben
wie in dem Fall, wo kein Wasser in den Rohren 17# vorhanden ist. Durch Öffnen des*
Ventiles 22 in mehr oder weniger großem Ausmaße kann die Temperatur -des
Dampfes innerhalb gewisser Grenzen geregelt werden. Vorzugsweise wird das Ventil
22 selbsttätig verstellt entsprechend der Dampftemperatur am Heißdampfende des Überhitzers,
z. B.-im Heißdampfkasten 13, durch den Thermostaten 23.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i bis 3 (Fig. 3 zeigt ein Einzelgehäuse
für das flüssige Metall) liegen die Überhitzerrohre- 12 und die Wasserrohre 17 vollständig
in dein Gehäuse 14. Bei dem Ausführungsbeispiel _nach Fig. 4 liegen die Überhitzerrohre
12 und Wasserrohre 17 nicht ganz in dem Gehäuse 14, sondern sind untereinander durch
Platten '%`erbunden, welche mit den Rohren einen Raum 25 von im wesentlichen dreiecksförmigem
Querschnitt einschließen. Dieser Raum 25 ist mit flüssigem Metall angefüllt. Die
Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist im alltemeinen ähnlich derjenigen der ersten
Ausführungsform. Jedoch sind die Überhitzerelemente hier einer etwas stärkeren Beheizung
ausgesetzt, während die Kühlwirkung der Rohre 17 nicht so groß ist wie in dem ersten
Beispiel.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 5 liegen die Überhitzerrohre 12 gänzlich
innerhalb des Gehäuses z4, aber die Kühlrohre 17 nehmen in bezug auf das Gehäuse
dieselbe Lage ein wie in Fig. 4, d. h. sie liegen zum Teil innerhalb und zum Teil
außerhalb des Gehäuses 14. Gemäß Fit. G ist die umgekehrte Anordnung getroffen,
d. h. die Überhitzerrohre 12 liegen zum Teil außerhalb und zum Teil innerhalb des
Gehäuses, während die Kühlrohre 17 gä nzlich in dein Raunc 25 mit dem flüssigem
Metall sich befinden.
-
Die Fig. ; bis i o zeigen Anordnungen, bei denen eine Mehrzahl von
Überhitzer- und Kühlrohren in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist. Nach
Fig. 7 sind die Rohre gänzlich in dem Gehäuse i4a untergebracht. Der Innenraum 25a
ist mit dem flüssigen Metall gefüllt. Gemäß Fig.Kliegen alle Rohre zum Teil außerhalb
und zum Teil innerhalb des Gehäuses, welches aus den Rohren und zwischen den Rohren
eingeschalteten. Metallplatten gebildet wird.
-
Gemäß Fig. 9 liegen die Überhitzerelemente und gemäß Fig. io die Kühlelemente
gänzlich in dem betreffenden Gehäuse, während nach Fig. 9 die Kühlelemente und nach
Fig. io die Lrberhitzerelemente zum Teil in dem Gehäuse und zum Teil außerhalb desselben
liegen.